(57)【要約】【課題】電子ビームに不安定な要因を与える加速空洞の高次モードを効果的に減衰させ、容量の小型化とともにエネルギ効率をより一層向上させた高周波加速空洞を備えた加速器を提供する。【解決手段】本発明に係る加速器は、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクト２３ａ，２３ｂに高周波加速空洞１１ａ，１１ｂを備えた加速器において、前記高周波加速空洞１１ａ，１１ｂに電子ビームを通す電子ビーム通路１５ａ，１５ｂに、高次モード吸収用ダクト２２ａ，２５，２２ｂを接続させたものである。【選択図】  図１
2006012620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを接続させる構成にしたことを特徴とする加速器。
【請求項２】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを備えたことを特徴とする加速器。
【請求項３】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを備えるとともに、前記高次モード吸収用ダクトに介装させてベローズを備えたことを特徴とする加速器。
【請求項４】
高次モード吸収用ダクトは、高周波加速空洞の入口側および出口側のそれぞれに備えたことを特徴とする請求項１記載の加速器。
【請求項５】
高次モード吸収用ダクトは、複数台に区分けした高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞の入口側、上流側の高周波加速空洞と下流側高周波加速空洞との間の中間、下流側の高周波加速空洞の出口側のそれぞれに備えたことを特徴とする請求項２記載の加速器。
【請求項６】
ベローズを介装させた高次モード吸収用ダクトは、複数台に区分けした高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間の中間に備えたことを特徴とする請求項３記載の加速器。
【請求項７】
高次モード吸収用ダクトは、ＳｉＣ材であることを特徴とする請求項１〜３記載の加速器。
【請求項８】
電子ビームを周回させる間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間に中間高次モード吸収用ダクトを備え、この中間高次モード吸収用ダクトの設置位置を、前記上流側の高周波加速空洞と前記下流側の高周波加速空洞とのそれぞれに蓄積された加速モードのシャント抵抗の低下の０．１％以下になる位置に設定したことを特徴とする加速器。
【請求項９】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞のうち、上流側の高周波過速空洞の入口側、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間の中間、下流側の高周波加速空洞の出口側のそれぞれに高次モード吸収用ダクトを備えるとともに、前記上流側の高周波加速空洞と前記下流側の高周波加速空洞との間の中間に備えた高次モード吸収用ダクトの口径を、前記上流側の高周波加速空洞の入口側に備えた高次モード吸収用ダクトの口径および前記下流側の高周波加速空洞の出口側に備えた高次モード吸収用ダクトの口径よりも大きく設定したことを特徴とする加速器。
【請求項１０】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞の空洞本体の赤道面に、高次モードダンパ用アンテナと組み合せた高次モード周波数調整用チューナを複数設けたことを特徴とする加速器。
【請求項１１】
電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞の空洞本体にＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナを備えたことを特徴とする加速器。
【請求項１２】
ＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナは、空洞本体に発生する電気力線の最大電界から５０％以内の位置に配置したことを特徴とする加速器。
【請求項１３】
ＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナは、このロッドの空洞本体への挿入長さｌを、前記空洞本体の直径をＤとするとき、ｌ≦０．２Ｄの範囲に設定したことを特徴とする請求項１１記載の加速器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器に係り、特に電子ビームを高エネルギ状態に加速させる高周波加速空洞に改良を加えた加速器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器は、電子入射器から入射させる電子ビーム（粒子）を、高エネルギ状態に加速する装置であり、高エネルギ状態のビームをリング内に収容する偏向電磁で電子ビームの流れを転向させて周回させる際、偏向磁石や周回ダクトの直線部分に配置するアンジュレータ等の挿入光源における磁場内でシンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を発光させている。この発光させたシンクロトロン放射光は、基礎科学、超ＬＳＩ微細加工（リソグラフィ）、医療機器等等広い産業分野に亘って利用されている。特に、極紫外線からＸ線に至る広い波長領域を持つシンクロトロン放射光は、物質の性質を調べる上で必要不可欠になっている。
【０００３】
このように、物質の性質を調べる上で重要な役割を果すシンクロトロン放射光を発光させる加速器は、リング状のダクトに電子を入射させる電子入射器、入射した電子を転向させてリング状のダクト内を周回させる偏向電磁石、周回する電子ビームを収束させる四極電磁石、電子ビームを予め定められたエネルギまで加速し、シンクロトロン放射光によるエネルギ損失を補う高周波加速空洞等を備えている。
【０００４】
これら装置の中で、シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を発光させるために失った電子ビームのエネルギを補給する高周波加速空洞は、リング状の加速器内を周回させる電子ビームに同調する高周波電力を加えて空洞の持つ周波数と共振させた加速モード（電子ビームを加速させる電界を持ったモード）にしており、その構成の一例として図８に示すものがある。
【０００５】
高周波加速空洞１０は、中空円筒状の外筒１を円板状の側板２で塞いで空洞を備えたボックス状に形成するとともに、側板２に加速電極３を備える一方、加速電極３に円形状の電子ビーム通路３ａを設けている。
【０００６】
また、高周波加速空洞１０は、外筒１で形成する空洞内に高周波エネルギを供給するアンテナ４をアンテナポート４ａに設け、設けたアンテナ４を高周波電源（図示せず）に接続させている。
【０００７】
また、高周波加速空洞１０は、空洞内の共振周波数を調整するチューナ５を備えるとともに、このチューナ５を空洞内に進退駆動させる駆動装置６を備え、駆動装置６の駆動力でチューナ５を空洞内に挿入すると共振周波数が増加し、逆に、空洞内から離すと、共振周波数を下げる構成になっている。空洞内は、ビームダクト７と同じ状態の１０−９Ｔｏｒｒ以上の超高真空に維持させるため、各部品の接続面にガスケット８を装着している。
【０００８】
一方、加速電極３に設けた電子ビーム通路３ａには、異径ビームダクト９を介装させてビームダクト７が接続されている。異径ビームダクト９としたのは、図９に示すように、電子ビーム通路３ａが円形であるのに対し、ビームダクト７が非円形、例えば長円形になっているためであり、さらにこの部分に誘導電界が発生し、誘導電界が次々に送られてくる電子ビームに悪影響を及ぼし、電子ビームを不安定にさせ、電子ビームが消滅することを防止するものである。
【０００９】
このように、従来の加速器に適用する高周波加速空洞１０は、空洞内の半径を大きくして電子ビーム通路３ａの遮断周波数を下げ、電子ビームが高電界を通過する際に誘起する別の周波数を持つ高次モードを空洞から散逸させるとともに、異径ビームダクト９を設けて電子ビームの高エネルギを維持させていた。
【００１０】
なお、この種の技術の最近の動向として、例えば、「M.Izawa et.a1,“OPERATION OF NEW RF DAMPED CAVITIES AT THE PHOTON FACTOORY STORAGE RING”,Proceeding of PAC98.」（非特許文献１）に見られるように、小型化にして高エネルギ効率化した高周波加速空洞が提案されている。
【非特許文献１】M.Izawa et.a1,“OPERATION OF NEW RF DAMPED CAVITIES AT THE PHOTON FACTOORY STORAGE RING”,Proceeding of PAC98.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
最近の高周波加速空洞では、非特許文献１でも見られるように、大電流運転ができ、エネルギの高効率化、運転の高安定化および容器の小型化が求められている。
【００１２】
このため、リング状のビームダクト７内の大電流蓄積時、電子ビームにとって不安定要因となる加速空洞内に誘起する別の高い周波数を持つ高次モードの減衰を効果的に行わせると同時に、加速モードのシャント抵抗を高くしてエネルギ効率を向上させることが必要とされている。
【００１３】
また、加速器全体の小型化と相俟って、シンクロトロン放射光を発光させる挿入光源の設置場所を確保させるに必要な高周波加速空洞の小型化も求められている。
【００１４】
しかし、図８および図９で示した従来の高周波加速空洞では、電子ビームが高電界を通過する際、誘起する別の高い周波数を持った高次モードを減衰させることができても、容器全体の小型化、さらにはシャント抵抗を高くしてエネルギ効率をより一層高くすることに限界があり、現在、模索中である。
【００１５】
本発明は、このような現状の技術に照らしてなされたものであり、大電流の蓄積時、電子ビームに不安定な要因を与える高次モードを効果的に減衰させることと相俟って、容器の小型化を図り、かつエネルギ効率をより一層高めた高周波加速空洞を備えた加速器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを接続させる構成にしたものである。
【００１７】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞に電子ビームを通す電子ビーム通路に、高次モード吸収用ダクトを備えるとともに、前記高次モード吸収用ダクトに介装させてベローズを備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、高次モード吸収用ダクトは、高周波加速空洞の入口側および出口側のそれぞれに備えたものである。
【００２０】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、高次モード吸収用ダクトは、複数台に区分けした高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞の入口側、上流側の高周波加速空洞と下流側高周波加速空洞との間の中間、下流側の高周波加速空洞の出口側のそれぞれに備えたものである。
【００２１】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、ベローズを介装させた高次モード吸収用ダクトは、複数台に区分けした高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間の中間に備えたものである。
【００２２】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、高次モード吸収用ダクトは、ＳｉＣ材であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、電子ビームを周回させる間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞を接続させる際、複数台に区分けした前記高周波加速空洞のうち、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間に中間高次モード吸収用ダクトを備え、この中間高次モード吸収用ダクトの設置位置を、前記上流側の高周波加速空洞と前記下流側の高周波加速空洞とのそれぞれに蓄積された加速モードのシャント抵抗の低下の０．１％以下になる位置に設定したものである。
【００２４】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞を複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした前記高周波加速空洞のうち、上流側の高周波過速空洞の入口側、上流側の高周波加速空洞と下流側の高周波加速空洞との間の中間、下流側の高周波加速空洞の出口側のそれぞれに高次モード吸収用ダクトを備えるとともに、前記上流側の高周波加速空洞と前記下流側の高周波加速空洞との間の中間に備えた高次モード吸収用ダクトの口径を、前記上流側の高周波加速空洞の入口側に備えた高次モード吸収用ダクトの口径および前記下流側の高周波加速空洞の出口側に備えた高次モード吸収用ダクトの口径よりも大きく設定したものである。
【００２５】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞の空洞本体の赤道面に、高次モードダンパ用アンテナと組み合せた高次モード周波数調整用チューナを複数設けたものである。
【００２６】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、電子ビームを周回させている間にシンクロトロン放射光を発光させるビームダクトに高周波加速空洞を備えた加速器において、前記高周波加速空洞の空洞本体にＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナを備えたものである。
【００２７】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、ＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナは、空洞本体に発生する電気力線の最大電界から５０％以内の位置に配置したものである。
【００２８】
また、本発明に係る加速器は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、ＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナは、このロッドの空洞本体への挿入長さｌを、前記空洞本体の直径をＤとするとき、ｌ≦０．２Ｄの範囲に設定したものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る加速器は、高周波加速空洞を、複数台の高周波加速空洞に区分けし、区分けした複数台の高周波加速空洞の入口側、出口側および各高周波加速空洞の間の中間のそれぞれの位置に、電子ビーム通路の口径と同一口径で、かつ高次モードを各空洞内に蓄積させないで、外部に散逸させて吸収する高次モード吸収用ダクトを備え、これら高次モード吸収用ダクトで従来の異径ビームダクトを置き換える構成にしたので、各高周波加速空洞の設置面積を少なくさせてコンパクト化することができるとともに、大電流電子ビーム運転の下、各高周波加速空洞に安定運転を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る加速器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第１実施形態を示す概念図である。なお、本発明に係る加速器は、例えば３〜５ＧｅＶの大容量、高エネルギ状態に維持させるため、高周波加速空洞を複数台、例えば２台備えたものにしている。また、２台備えた高周波加速空洞の構成も一つの例を示したものであり、この構成例に限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態に係る第１高周波加速空洞１１ａおよび第２高周波加速空洞１１ｂは、ともに、中空円筒状の外筒１２ａ，１２ｂを同板状の側板１３ａ，１３ｂで塞いで空洞を備えたボックス状に形成するとともに、側板１３ａ，１３ｂに加速電極１４ａ，１４ｂに円形状の電子ビーム通路１５ａ，１５ｂを設けている。
【００３３】
また、第１および第２高周波加速空洞１１ａ，１１ｂは、外筒１２ａ，１２ｂで形成する空洞内に高周波エネルギを供給するアンテナ１６ａ，１６ｂをアンテナポート１７ａ，１７ｂに設け、設けたアンテナ１６ａ，１６ｂを高周波電源（図示せず）に接続させている。
【００３４】
また、第１および第２高周波加速空洞１１ａ，１１ｂは、空洞内の共振周波数を調整するチューナ１８ａ，１８ｂを備えるとともに、これらチューナ１８ａ，１８ｂを空洞内に進退駆動させる駆動装置１９ａ，１９ｂを備え、駆動装置１９ａ，１９ｂの駆動力でチューナ１８ａ，１８ｂを空洞内に挿入すると共振周波数が増加し、逆に、空洞内から離すと、共振周波数を下げる構成になっている。空洞内は、ビームダクト２０ａ，２０ｂと同じ状態の１０−９Ｔｏｒｒ以上の超高真空に維持させるため、各部品の接続面にガスケット２１ａ，２１ｂを装着している。
【００３５】
一方、加速電極１４ａ，１４ｂに設けた電子ビーム通路１５ａ，１５ｂの入口側および出口側のそれぞれは、ビームダクト２０ａ，２０ｂを介装して電子ビーム通路１５ａ，１５ｂと同じ口径の高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂを備えるとともに、高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂの上流側または下流側に電子ビームを周回させる縮径状のビームダクト２３ａ，２３ｂを接続させる異径ビームダクト２４ａ，２４ｂを備えている。
【００３６】
また、第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとの間の中間部分には、電子ビーム通路１５ａ，１５ｂと同じ口径の中間高次モード吸収用ダクト２５が設けられている。
【００３７】
高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂおよび中間高次モード吸収用ダクト２５は、ともにＳｉＣ材で作製され、高次モードを減衰させる高い能力を持っている。
【００３８】
このように、本実施形態は、第１高周波加速空洞１１ａの入口側、第１高周波加速空洞１１ａの出口側と第２高周波加速空洞１１ｂの入口側との間の中間部分、第２高周波加速空洞１１ｂの出口側のそれぞれを電子ビーム通路１５ａ，１５ｂの口径と同一口径にするとともに、高次モードを空洞内に蓄積させないで、外部に散逸させて吸収する吸収能力の高い高次モード吸収用ダクト２４ａ，２４ｂおよび中間高次モード吸収用ダクト２５を備え、これら各高次モード吸収用ダクト２４ａ，２４ｂ，２５で従来の異径ビームダクトを置き換える構成にしたので、第１および第２高周波加速空洞１１ａ，１１ｂの設置面積を少なくさせることができ、ひいては加速器全体をコンパクト化することができる。
【００３９】
なお、本実施形態は、第１高周波加速空洞１１ａの入口側、第１高周波加速空洞１１ａの出口側と第２高周波加速空洞１１ｂの入口側との間の中間部分、第２高周波加速空洞１１ｂの出口側のそれぞれを電子ビーム通路１５ａ，１５ｂの口径と同一口径にするとともに、高次モード吸収用ダクト２４ａ，２４ｂおよび中間高次モード吸収用ダクト２５を備えたが、この例に限らず、例えば、図２に示すように、第１高周波加速空洞１１ａの出口側と第２高周波加速空洞１１ｂの入口側との間の中間位置に設けた中間高次モード吸収用ダクト２５を分割し、分割した中間部分にベローズ２６ａを介装させてもよい。第１高周波加速空洞１１ａおよび第２高周波加速空洞１１ｂの熱による伸びの吸収やダクト類の製造または組立上の誤差を吸収させる上で効果的である。
【００４０】
図３は、本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第３実施形態を示す概念図である。
【００４１】
一般に、高周波加速空洞１１を、第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとの複数台に区分けして設置する場合、各加速空洞１１ａ，１１ｂ間の中間部分に中間高次モード吸収用ダクト２５を設けておくと、各加速空洞１１ａ，１１ｂに蓄積しておいた加速モードの電磁波力が漏出し、中間高次モード吸収用ダクト２５で互いの吸収または干渉（カップリング）し、電子ビームを不安定化させることがある。
【００４２】
本実施形態は、このような事象を考慮したもので、各加速空洞１１ａ，１１ｂの空洞中心位置ＣＬから中間高次モード吸収用ダクト２５の端部位置までの長さ（距離）Ｌの適正値を設定し、各加速空洞１１ａ，１１ｂから漏出する加速モードの電磁波の互いの吸収、干渉（カップリング）を抑制したものである。
【００４３】
各加速空洞１１ａ，１１ｂの空洞中心位置ＣＬから中間高次モード吸収用ダクト２５の端部位置までの長さ（距離）Ｌは、図４に示すシャント抵抗線図から求められる。
【００４４】
すなわち、図４に示すシャント抵抗線図は、縦軸にシャント抵抗Ｒｓｈのメガオーム（ＭＯｈｍ）を示し、横軸に長さＬを示している。そして図４に示すシャント抵抗Ｒｓｈは、式（１）から求めている。
【００４５】
［数１］
Ｐｃ＝Ｖ２／Ｒｓｈ                ……（１）
ここで、Ｐｃは電力を示し、Ｖは空洞の加速電圧を示している。
【００４６】
なお、空洞のエネルギ損失Ｌｏｓｓは、式（２）で表わされる。
【００４７】
［数２］    ……（２）
Ｌｏｓｓ＝Ｖ２／（２・Ｒｓｈ）
【００４８】
今、ビームダクトの口径を１４０ｍｍ、１３０ｍｍ、１２０ｍｍのうち、１２０ｍｍを選定し、各加速空洞１１ａ，１１ｂの空洞中心位置ＣＬから中間高次モード吸収用ダクト２５の端部位置までの長さＬを２００ｍｍから２６０ｍｍに変化させた場合、加速モードのシャント抵抗Ｒｓｈは、図４から求められる。
【００４９】
例えば、ビームダクトの口径を１２０ｍｍとした場合、長さＬを２３０ｍｍ以上にすれば、シャント抵抗の低下を０．１％以下に抑えて各加速空洞における加速モードの電磁波の干渉（カップリング）等を抑制することができる。
【００５０】
このように、本実施形態は、各加速空洞１１ａ，１１ｂから流出する高次モードの電磁波を吸収する中間高次モード吸収用ダクト２５を設置する際、中間高次モード吸収用ダクト２５の設置位置を、各加速空洞１１ａ，１１ｂに蓄積された加速モードのシャント抵抗の低下の０．１％以下になる位置に設定する構成にしたので、電子ビームの不安定化と相俟って各加速空洞のエネルギ損失を抑制することができる。
【００５１】
図５は、本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第４実施形態を示す概念図である。
【００５２】
本実施形態に係る高周波加速空洞１１は、第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとの複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとの間に設けた中間高次モード吸収用ダクト２５の口径をφ１とし、第１高周波加速空洞１１ａの入口側に設けた高次モード吸収用ダクト２２ａおよび第２高周波加速空洞１１ｂの出口側に設けた高次モード吸収用ダクト２２ｂのそれぞれの口径をφ２とするとき、中間高次モード吸収用ダクト２５の口径φ１と各高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂの口径φ２との関係を、
［数３］
φ１＞φ２                ……（３）
の（３）式を満たす関係に設定したものである。
【００５３】
中間高次モード吸収用ダクト２５の口径φ１を各高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂの口径φ２に較べて相対的に大きくしたのは、各加速空洞１１ａ，１１ｂから流出する高次モードの減衰性能をより一層向上させることができるからである。
【００５４】
逆に、各加速空洞１１ａ，１１ｂの口径φ２を小さくしたのは、各加速空洞１１ａ，１１ｂの全体のシャント抵抗を高くしてエネルギ効率をより一層向上させることができるからである。
【００５５】
このように、本実施形態は、中間高次モード吸収用ダクト２５の口径φ１と各高次モード吸収用ダクト２２ａ，２２ｂの口径φ２との関係を、φ１＞φ２を満たすように設定したので、高次モードの減衰をより一層高めることができ、各加速空洞１１ａ，１１ｂの全体のシャント抵抗を高くしてエネルギ効率をより一層向上させることができる等の優れた高周波加速空洞を実現することができる。
【００５６】
図６は、本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第５実施形態を示す概念図である。
【００５７】
なお、図６は、高周波加速空洞１１の赤道面を示す断面図である。
【００５８】
本実施形態に係る高周波加速空洞１１は、第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとの複数台に区分けするとともに、複数台に区分けした第１高周波加速空洞１１ａと第２高周波加速空洞１１ｂとのそれぞれの空洞本体２６の赤道面に、高周波電力を空洞本体２６に入力する入力カプラ２７、加速モード周波数調整用チューナ２８、高次モードダンパ用アンテナ２９ａ，２９ｂのそれぞれとを組み合せた高次モード周波数調整用チューナ３０ａ，３０ｂのそれぞれを設けるとともに、高次モードダンパ用アンテナ２９ａ，２９ｂのそれぞれのロッドの空洞本体２６の挿入長さｌを、空洞本体２６の直径Ｄに対し、ｌ≦０．２Ｄの範囲内に設定したものである。
【００５９】
このように、本実施形態は、空洞本体２６の赤道面に、高次モードダンパ用アンテナ２９ａ，２９ｂのそれぞれと組み合せた高次モード周波数調整用チューナ３０ａ，３０ｂのそれぞれを設け、高次モードダンパ用アンテナ２９ａ，２９ｂのそれぞれのロッドの空洞本体２６への挿入長さｌを、空洞本体２６の直径Ｄに対し、ｌ≦０．２Ｄの範囲内に設定し、第１高周波加速空洞１１ａおよび第２高周波加速空洞１１ｂのそれぞれから流出する高次モードの周波数を変更させて電子ビームに影響を与えない構成にしたので、電子ビームの安定化を維持させることができる。
【００６０】
なお、加速モードの周波数は、加速モード周波数調整用チューナ２８によって行われる。
【００６１】
このように、本実施形態は、高次モードダンパ用アンテナ２９ａ，２９ｂのそれぞれのロッドの空洞本体２６への挿入長さｌを、空洞本体２６の直径Ｄに対し、ｌ≦０．２Ｄの範囲内に設定して空洞本体２６に蓄積されている高次モードの減衰を容易にしているので、大電流電子ビーム運転の下、高周波加速空洞に安定運転を行わせることができる。
【００６２】
図７は、本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第６実施形態を示す概念図である。
【００６３】
なお、図７は、高周波加速空洞の全体形状から１／４の部分を取り出した部分概念図である。
【００６４】
本実施形態に係る高周波加速空洞１１は、２次元高周波解析コードＳＵＰＥＲＦＩＳＨで計算したＴＭ０２０モードの電気力線３１を模式化した空洞本体２６内に示している。
【００６５】
また、高周波加速空洞１１は、空洞本体２６にＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナ２９を設け、このＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナ２９の位置を電気力線３１の最大電界から５０％以内の位置に配置する一方、ＴＭ０２０用の高次モードダンパ用アンテナ２９におけるロッドの空洞本体２６への挿入長さｌを、空洞本体２６の直径Ｄに対し、ｌ≦０．２Ｄの範囲内に設定している。
【００６６】
このように、本実施形態は、空洞本体２６に高次モードダンパ用アンテナ２９を設け、このロッドの空洞本体２６への挿入長さｌを、空洞本体２６の直径Ｄに対し、ｌ≦０．２Ｄの範囲内に設定し、従来の高次モードダンパでは減衰が難しいとされていたＴＭ０２０モードの減衰ができる構成にしたので、大電流電子ビーム運転の下、高周波加速空洞に安定運転を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第１実施形態を示す概念図。
【図２】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第２実施形態を示す概念図。
【図３】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第３実施形態を示す概念図。
【図４】図３に示した高周波加速空洞に適用するシャント抵抗線図。
【図５】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第４実施形態を示す概念図。
【図６】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第５実施形態を示す概念図。
【図７】本発明に係る加速器に適用する高周波加速空洞の第６実施形態を示す部分概念図。
【図８】従来の加速器に適用する高周波加速空洞を示す縦断面図。
【図９】図８のＡ−Ａ矢視方向から見た図。
【符号の説明】
【００６８】
１  外筒
２  側板
３  加速電極
３ａ  電子ビーム通路
４  アンテナ
４ａ  アンテナポート
５  チューナ
６  駆動装置
７  ビームダクト
８  ガスケット
９  異径ビームダクト
１０  高周波加速空洞
１１  高周波加速空洞
１１ａ  第１高周波加速空洞
１１ｂ  第２高周波加速空洞
１２ａ，１２ｂ  外筒
１３ａ，１３ｂ  側板
１４ａ，１４ｂ  加速電極
１５ａ，１５ｂ  電子ビーム通路
１６ａ，１６ｂ  アンテナ
１７ａ，１７ｂ  アンテナポート
１８ａ，１８ｂ  チューナ
１９ａ，１９ｂ  駆動装置
２０ａ，２０ｂ  ビームダクト
２１ａ，２１ｂ  ガスケット
２２ａ，２２ｂ  高次モード吸収用ダクト
２３ａ，２３ｂ  ビームダクト
２４ａ，２４ｂ  異径ビームダクト
２５  中間高次モード吸収用ダクト
２６  空洞本体
２６ａ  ベローズ
２７  入力カプラ
２８  加速モード高周波調整チューナ
２９ａ，２９ｂ  高次モードダンパ用アンテナ
３０ａ，３０ｂ  高次モード周波数調整用チューナ
３１  電気力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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